Epixylic微生物群落作为热带水力发电水库中淹没木材甲烷排放的关键调控因子

《Limnology and Oceanography》：Epixylic microbial communities as key regulators of methane emissions from submerged wood in a tropical hydroelectric reservoir

　　摘要

热带水力发电水库被认为是温室气体排放的热点区域，然而沉水森林在这些排放中的作用仍不甚明了。在这项研究中，我们调查了法国圭亚那Petit Saut水库中立枯树木及其附生生物膜对甲烷（CH4）和二氧化碳（CO2）排放的贡献。我们使用静态室在多个深度对沉水树干的温室气体通量进行了原位测量。为了揭示甲烷动态背后的微生物机制，我们通过16S rRNA测序和实验室培养，表征了活跃的微生物群落，并量化了氧层上下木材和生物膜样本中的甲烷产生和氧化速率。我们的发现表明，沉水木材是未被充分认识的甲烷产生源，主要通过由Methanosaeta主导的乙酸裂解甲烷生成途径。相比之下，附生生物膜作为有效的甲烷汇，其甲烷氧化主要由Methylocystis驱动。微生物组成和活性表现出强烈的垂直分层，这与氧气可用性密切相关。原位通量反映了这些微生物模式，氧层下方观察到净甲烷和二氧化碳排放，而氧层上方则观察到净吸收。这项研究强调了沉水木材及其表面生物膜在甲烷循环中的双重作用，突出了微生物相互作用在调节被淹没热带森林温室气体排放中的重要性。随着大坝建设在森林热带地区的持续扩展，这些发现强调了将木材介导的过程纳入热带水库温室气体预算的必要性。水力发电水库是温室气体（GHG）排放的重要来源，主要是甲烷（CH4）和二氧化碳（CO2），它们共同显著增加了大气中的温室气体浓度（Rosentreter等人2021年；Soued等人2022年）。甲烷的全球变暖潜力在100年时间尺度上比二氧化碳高28倍，在这些系统的碳循环中起着关键作用（IPCC 2021年）。创建水力发电水库通常涉及淹没富含有机物的广阔区域，为通过沉水植被和土壤的厌氧分解产生甲烷创造了理想条件。位于热带地区的水库由于温度升高和植被密集而影响尤为显著，据估计占全球水库温室气体排放量的大约75%（Harrison等人2021年）。在亚马逊盆地，随着超过200座新大坝的规划或建设（Lees等人2016年），人们对现有和未来水库的碳足迹产生了紧迫的担忧（Flecker等人2022年）。迄今为止，水库沉积物中有机物的矿化一直被认为是亚马逊系统中甲烷的主要来源。为水力发电而蓄水往往导致大片森林被淹没，许多立枯树木在淹没后仍然保持直立。这些沉水树干可能是这些生态系统中最大的碳储存库之一，特别是在亚马逊密集的生物量丰富的森林中（Galy-Lacaux等人1997年）。季节性淹没的森林是亚马逊盆地最大的湿地类型，被认为是重要的甲烷来源，尽管它们数量众多，但沉水树木对温室气体排放的贡献仍知之甚少（Pangala等人2017年；Gauci等人2022年；Melack等人2022年；Amaral等人2025年）。长期以来，人们认为水库建设期间森林的淹没是热带生态系统温室气体排放增加的关键驱动因素，在极端情况下，其排放量可能与化石燃料发电厂相当（Fearnside 2002年；Giles 2006年）。然而，这些评估主要集中在以块状物质、叶子或淹没土壤形式存在的淹没生物量上（例如，Guérin等人2008年），以及系统规模的排放，而没有明确考虑沉水立枯树木作为一个具有特定微生物过程的活跃生态组成部分。这种忽视可能反映了普遍的假设——主要来自温带生态系统——即湖泊和水库中的沉水木材是长期的碳汇。这种观点基于其低营养含量、频繁暴露于缺氧条件、高木质素浓度以及潜在的微生物抑制剂的存在，所有这些因素被认为会导致低分解速率和长达几个世纪到几千年的保存时间（例如，水浸考古木材；Campo和Sancholuz 1998年；Guyette等人2002年）。尽管如此，沉水树木可能在温室气体动态中发挥重要作用，特别是在热带生态系统中，通过几种机制。首先，储存在木材中的易分解碳化合物，包括游离糖和淀粉，可以作为原核生物的底物，并可能是甲烷生成古菌产生甲烷的前体。与此一致的是，在温带陆地生态系统的活树干中检测到了较高的甲烷浓度，这通常与甲烷生成菌有关（Covey和Meganigal 2019年；Feng等人2022年）。此外，在淡水森林湿地中已经证明了立枯树木心材内的原位甲烷产生（Martinez等人2022年）。其次，沉水树木可以为附生生物膜的发展提供基质（Huguet等人2010年），这些生物膜包括光自养生物（藻类、蓝细菌）和异养生物（细菌、古菌、真菌和后生动物；Battin等人2016年）。最后，立枯树木可能通过木质部作为温室气体传输的被动通道，促进沉积物中产生的气体向上扩散到大气中（Carmichael等人2018年；Jeffrey等人2020年；Martinez等人2022年），类似于在活湿地树木中的观察（Pangala等人2013年）。同时，高地树木的木质表面可以作为大气甲烷的净汇（Machacova等人2021年；Gauci等人2024年）。这些发现表明，由死木介导的甲烷通量可能比之前假设的更为普遍，这表明甲烷生成可能直接发生在木质组织内。然而，到目前为止，还没有研究调查过淹没森林中沉水木材及其相关生物膜中定植的微生物群的多样性、丰度或与甲烷相关的活性。预计栖息在沉水木材及其相关附生生物膜中的微生物在温室气体动态中起着关键作用，特别是在甲烷的产生和氧化方面。传统上，人们认为甲烷主要在缺氧沉积物中由甲烷生成古菌通过乙酸裂解、氢营养或甲基营养途径产生（Lyu等人2018年）。然而，越来越多的研究报道了在氧化条件下各种生物产生的甲烷，可能占湖泊甲烷排放的相当部分（Grossart等人2011年；Donis等人2017年；Thottathil等人2022年）。尽管有这些发现，氧化甲烷的潜在机制和全球重要性仍不甚明了（Ernst等人2022年；Liu等人2022年；Mao等人2024年）。相反，甲烷氧化——减少甲烷排放的关键过程——主要在氧化或微氧化条件下发生，并由好氧甲烷氧化细菌介导（Thottathil等人2018年；Reis等人2024年），特别是来自Alphaproteobacteria、Gammaproteobacteria和Verrucomicrobiota谱系（Dedysh和Knief 2018年）。厌氧甲烷氧化由厌氧甲烷氧化古菌（Zhao等人2024年）和其他——可能是好氧的——甲烷氧化细菌促进，在缺氧环境中也起着减少甲烷排放的关键作用（Cabrol等人2020年；Thalasso等人2020年；Cheng等人2022年）。淡水生态系统中的微生物多样性和活性受多种环境因素的调节，包括光照可用性、氧气浓度、营养含量以及碳源的质量和数量。这些环境因素在分层水库中的立枯树木树干上表现出强烈的垂直梯度，可能显著影响微生物群落的组成和功能，对碳循环有直接影响（Ylla等人2009年）。其中，氧气可用性尤其具有影响力，影响甲烷的产生和氧化途径。在这项研究中，我们调查了沉水树木及其相关附生生物膜在法国圭亚那亚马逊雨林中的Petit-Saut水库甲烷产生和调节中的作用。该水库建于1994年，淹没了大约365平方公里的原始热带森林，留下了密集的立枯树木（约960株/平方公里），其中许多在三十年后仍然直立（支持信息图S1）。在蓄水后的最初三年里，系统表现出高温室气体排放——估计为370千吨碳/年——主要由厌氧矿化易分解的土壤有机物驱动（例如，Abril等人2005年；Guérin等人2008年）。自2010年以来，排放量减少并稳定在约50千吨碳/年（Colas等人2020年）。然而，长期甲烷排放的碳来源以及涉及的关键微生物群落仍然不清楚——特别是关于沉水木材的命运。我们假设沉水树干及其相关生物膜和微生物定植者对温室气体循环和调节有显著贡献，这些过程受到沿树干垂直的氧气和光照梯度的调节。为了验证这一假设，我们采用了一种综合方法，结合了对立枯树木沿线的甲烷和二氧化碳通量的原位测量、木材和生物膜中活跃微生物群的分子表征（重点关注甲烷循环生物），以及不同基质和深度上的甲烷生成和甲烷氧化活性的评估。

材料与方法

采样地点和样本收集

Petit-Saut水库（5°03N，53°02W）是位于法国圭亚那Sinnamary河上的一个水力发电水库。蓄水始于1994年1月，并于1995年7月完成，淹没了80公里的河流河道，完全淹没了大约365平方公里的未清理的热带雨林。蓄水超过25年后，水库表面大部分仍然布满了立枯树木，除了以前的河床和退水区（覆盖105平方公里）。水库是永久分层的，有一个明确的氧层将氧化的上层水（以下简称“氧化深度”）与缺氧的下层水（“缺氧深度”）分开，通常位于5至7米深度之间（Colas等人2020年）。温度梯度相当低，温跃层以上为29.2±0.7°C，温跃层以下为27.3±0.3°C（表1）。水库的平均深度为13米，最大深度为35米。采样于2019年10月的旱季，在水库沉水森林区域的三个地点（Z1、Z2和Z3）进行（表1）。所有地点都距离岸线超过150米，水深超过12米。采样时的水位（32.6米）与过去十年的平均水位一致。表1. Petit-Saut淹没森林研究地点的主要环境参数。距离岸线的距离是指到最近岸线的距离，包括岛屿岸线。氧层深度使用r包“rlakeanalyzer”确定（Winslow 2019）。报告了氧层上下平均溶解氧（DO）浓度和水温（Temp）。

站点Z1
5.017306°
53.007569°
17
240
7.6
7.3/0.8
3.8
29.1/27.5

站点Z2
4.931138°
52.994346°
14
184
6.6
6.9/1.6
3.2
28.6/26.9

站点Z3
4.924152°
53.043503°
13
193
6.5
7.7/0.9
3.5
30.0/27.5

在三个大规模重复区（Z1、Z2和Z3）中，选择了三株高度超过15米的立枯树木（分别标记为A、B和C）作为小规模重复样本，共九棵树。对于每棵树，从两个深度收集了木材和木材相关生物膜样本，这两个深度在整个年度水位波动范围内始终保持淹没，并能一致代表水库中的不同氧化还原条件。具体来说，样本在氧层上方的氧化深度（水面下3.1±0.7米）和氧层下方的缺氧深度（水面下9.9±1.4米）收集。沉水木材样本（约1厘米厚×5厘米长×2厘米宽）由潜水员用手工锯切割，采样前移除了外层生物膜。每个样本立即密封在含有周围水库水的无菌塑料袋中，并储存在冷藏箱中，以便运输到现场实验室（即位于Petit-Saut大坝的Hydreco实验室，以减少运输时间）。在实验室中，通过显微镜检查子样本以确定树种和组织类型（树皮、心材或边材；支持信息图S2）。这九棵树代表了圭亚那热带森林树冠中常见的五种树种。在所有样本中，边材是最常见的组织类型（53.8%），其次是心材（34.6%）和树皮（11.5%）（支持信息表S1）。生物膜样本从与相应木材样本相同的树木和深度收集（支持信息图S3）。潜水员通过使用改良的50毫升塑料注射器，在一个圆形区域（直径8厘米，即50.2平方厘米）内擦拭木材表面来采集生物膜样本。注射器的针头被移除，并在活塞上固定了一个海绵刮刀。在采样过程中，生物膜及其周围的水同时被刮下并吸入注射器中，最大容量为50毫升。对于每棵树和每个采样深度，从树干周长上相隔几厘米的不同位置采集三个重复的生物膜样本，每个样本分别装入不同的注射器中。采集后立即用橡胶塞密封注射器。在现场实验室中，将每个采样点（即每棵树和每个深度）的三个注射器中的内容物混合，以获得足够的生物量用于后续分析。所得到的混合物被称为“生物膜悬浮液”，用于RNA提取以及甲烷生成菌和甲烷氧化菌活性的评估。需要注意的是，生物膜的结构完整性（即其原始的三维结构）在悬浮液中并未得到保留。

**DNA和RNA提取**
所有用于分子微生物分析的样本（N=18个木材样本；N=18个生物膜样本；代表三个采样站点，每个站点有三棵树，每棵树有两个深度）都在大坝上的水电站现场实验室中迅速处理。木材子样本被迅速冷冻在液氮中，然后储存在-80°C。提取前，使用无菌搅拌器将冷冻的木材样本研磨成细纤维粉末。按照制造商的协议，使用RNeasy PowerSoil Total RNA Kit和RNeasy PowerSoil DNA Elution Kit（QiAGEN）对1.9克研磨后的木材同时提取DNA和RNA。对于生物膜样本，大约40毫升的混合生物膜悬浮液通过0.22微米纤维素酯过滤器（Millipore，Merck）进行过滤，使用真空泵辅助。过滤器立即被迅速冷冻在液氮中，并储存在-80°C直到处理。由于生物量有限，仅从生物膜过滤器中提取RNA，使用RNeasy PowerWater Kit（Qiagen）。提取的DNA和RNA的质量和数量通过分光光度法（BioSpec-nano，Shimadzu）进行检测。所有提取物都储存在-80°C直到进一步分析。使用TURBO DNA-free kit（Ambion，Life Technologies）根据制造商的说明消除RNA提取物中的残留DNA污染。通过针对16S rRNA基因的PCR扩增验证了DNA去除的效率（支持信息表S2），使用1纳克的RNA作为模板；成功的去除通过PCR扩增产物的缺失来表明。RNA逆转录为互补DNA（cDNA）是使用SuperScript IV逆转录酶（Life Technologies）和随机引物（每次反应250纳克）按照制造商的协议进行的。所得到的cDNA代表活跃的微生物群落（即代谢活跃的原核生物），在整篇手稿中均以此称呼。在提取步骤中包含了阴性对照，未检测到任何序列。

**16S rRNA转录本的定量PCR和测序**
定量PCR用于确定细菌和古菌16S rRNA基因（来自DNA）及其相应转录本（来自cDNA）的绝对拷贝数。使用Hardy等人（2021年）描述的引物组和协议进行基因特异性定量PCR反应，详细信息见支持信息表S2。为了评估活跃微生物群落的多样性（基于cDNA），使用通用引物组341F–806R通过PCR扩增16S rRNA基因的V3–V4区域，同时针对细菌和古菌，遵循Takahashi等人（2014年）的协议（支持信息表S2B）。扩增子测序在威斯康星大学麦迪逊生物技术中心的DNA测序设施的Illumina MiSeq平台上进行（双端，2×250 bp）。原始序列数据已存放在NCBI Sequence Read Archive中，BioProject访问号为PRJNA941258，样本访问号范围从SAMN33595798到SAMN33595832。

**16S rRNA序列的生物信息学处理**
由于测序失败，一个深层木材样本被排除在分析之外。剩余35个样本的原始序列使用FROGS流程处理，并使用SWARM软件和“fastidious”选项以及距离参数d=1聚类为操作分类单元（OTUs），具体方法如Cabrol等人（2023年）所述。根据Bokulich等人（2013年）的方法，基于最小相对丰度阈值0.005%对OTUs进行过滤，最终得到包含1623个OTUs和854,583个序列的数据集。平均每个样本包含364±163个OTUs和24,417±9641个序列。OTUs的分类分配使用SILVA 138 rRNA参考数据库进行，与叶绿体、线粒体和真核生物相关的序列被排除在进一步分析之外。甲烷生成菌和甲烷氧化菌类群根据其分类归属及其已知的CH4产生或氧化功能进行定义，遵循Seppey等人（2023年）提出的分类系统，并在支持信息表S3中详细说明。

**CH4产生率**
整个木材子样本（6.3±0.9克，去除了表面生物膜）被放入120毫升GL45玻璃瓶（Schott）中，瓶内含有60毫升从同一采样深度收集的灭菌（0.22微米过滤）的湖水，留下60毫升的头部空间（HS）。瓶子用红色橡胶塞（Dutscher，法国）和螺旋盖密封。每个样本暴露在水中的矩形木材表面积（即木材/水界面，温室气体排放发生的地方）在培养后精确测量，以便以单位面积的树干表面表达活性率，从而可以比较木材和生物膜部分。对于生物膜培养，将15毫升的生物膜悬浮液——对应于一个定义的擦拭树干表面区域——转移到20毫升的玻璃小瓶中，瓶子用蓝色丁基橡胶塞（Thermo Scientific）和铝压盖密封。培养后，通过离心（4500转/分钟，10分钟）将固体生物膜内容物沉淀，湿质量平均为0.98±0.65克。每个木材和生物膜样本进行了三次重复培养。对于来自厌氧深度的样本，在培养前用N2冲洗瓶子的HS部分15分钟以保持厌氧条件。来自有氧深度的样本用环境空气培养。所有培养在黑暗中进行，温度为31±1°C（反映原位温度，见表1），并保持恒定搅拌（119转/分钟）。培养在样本采集后24-72小时内开始，持续50天。甲烷产生率（MPR）按照Hardy等人（2021年）的协议监测。简而言之，每周使用差压计（GDH 200-13，PCE）记录HS中的压力积累。HS气体样本（40微升）通过密封的玻璃注射器（推拉式100-V-R-GT，SGE）以相同的频率收集，并在分析前将气体样本在注射器中平衡到大气压。通过气相色谱法（GC-FID，Clarus 500，Perkin Elmer）测量气体样本中的甲烷浓度，配备有填充柱（Chromosorb GAW/DMCS 80/100，1.5米，2.5% SE 30涂层，Restek）和氦气载气流速为35毫升/分钟。注射器、烤箱和检测器的温度分别设置为180°C、80°C和220°C。甲烷量（以摩尔计）是根据使用纯甲烷（99.8% Aldrich）从0.001%到20%（体积/体积）连续稀释的标准曲线计算的。每次测量前通过GC-FID校准以确保一致性。在每个测量时间t，使用理想气体定律计算HS中产生的甲烷累积量，如下所示：
(1)其中Patm和PHS分别代表大气压和t时刻测量的HS压力（帕斯卡），nCH4(at_Patm)是在大气压下通过GC分析得到的甲烷量（摩尔）。甲烷累积量随时间绘制，MPR计算为甲烷动力学随时间的最大线性斜率，包括至少三次连续测量（支持信息图S6，S7）。MPR根据每个小瓶中木材/水表面积（对于木材甲烷生成活性）或擦拭的树干面积（对于生物膜甲烷生成活性）进行归一化。

**潜在的CH4氧化率**
在生物膜悬浮液样本中测量潜在的CH4氧化率。从厌氧深度收集的样本用N2鼓泡脱气10分钟。每个样本的两个重复50毫升注射器（称为“培养注射器”）填充生物膜悬浮液至27.5±2.6毫升，并用三通旋塞阀密封。培养和离心（4500转/分钟，10分钟）后测量每个注射器中的悬浮生物膜（固相）量，平均为0.75±0.45克，对应于已知的树干面积。每个注射器加入2毫升22% v/v的CH4并剧烈摇晃2分钟以达到气液平衡。平衡后，去除气相以防止气泡，然后测量初始溶解的CH4浓度（289.6±133微摩尔）。在培养开始（t0）和培养后5、8、24和48小时，通过从一个小样本中脱附CH4来测量溶解的CH4浓度。从培养注射器中抽取五毫升生物膜悬浮液通过三通阀转移到另一个10毫升塑料注射器（称为“脱附注射器”）中，然后通过硅胶管。然后向脱附注射器中注入3毫升N2并剧烈摇晃2分钟以促进CH4从液体转移到HS中。气体相收集在BD Vacutainer（10毫升，无添加剂）中。这个脱附步骤在同一液体样本上重复三次，每次更换HS中的N2。所有提取的气体部分合并到同一个Vacutainer中。由于CH4溶解度低，这些连续的提取有效地去除了几乎所有的溶解CH4，使得残留的平衡浓度可以忽略不计。气体样本通过GC-FID进行分析，方法与CH4产生培养相同。溶解的CH4浓度随时间绘制，潜在的CH4氧化活性根据观察到的动力学曲线的斜率计算（支持信息图S8）。只有显示CH4浓度显著线性下降的时间序列（r2>0.95）被认为是甲烷氧化活性的指示。为了验证注射器的气密性并排除潜在的CH4泄漏，使用来自有氧和厌氧深度的湖水准备了12个对照注射器。每个对照注射器通过旋塞阀加入0.5毫升二氟甲烷（DFM，98%，Lancaster Synthesis），这是一种特定的甲烷氧化菌抑制剂（Miller等人，1998年）。溶解的CH4浓度在48小时期间保持稳定（p值0.06），确认注射器确实是气密的，并且观察到的CH4减少确实归因于甲烷氧化菌活性。

**原位测量CH4和CO2通量**
使用静态室（17.5升，0.09平方米）估计树干表面的CO2和CH4通量（支持信息图S4），这些室与用于微生物分析的室相同。同时部署透明室和暗室以模拟白天（透明室）和夜晚（暗室）的通量。根据之前在中型生态系统进行的9天实验，暗室平均减少了80.5±15.5%的光照强度。每个树干在三个深度部署了三个室：一个“空中”（即露出水面的）和两个“水下”，深度与微生物分析考虑的相同（一个有氧和一个厌氧）。室直接放置在树干表面，不去除生物膜。对于空中室，只使用暗室。水下室配备了可浸式气体和温度传感器，由潜水员放置并密封在树干表面。每个室都配备了搅拌器（5-7转/分钟）和顶部的中央通风口。在中央通风口打开的10分钟平衡期后，培养持续20分钟。培养在黑暗中进行，温度为31±1°C（反映原位温度，见表1），并保持恒定搅拌（119转/分钟）。培养在样本采集后24-72小时内开始，持续50天。甲烷产生率（MPR）按照Hardy等人（2021年）的协议监测。简要来说，每周使用差压计（GDH 200-13，PCE）记录HS中的压力积累。HS气体样本（40微升）通过密封的玻璃注射器（推拉式100-V-R-GT，SGE）以相同的频率收集，并在分析前将气体样本在注射器中平衡到大气压。通过气相色谱法（GC-FID，Clarus 500，Perkin Elmer）测量气体样本中的甲烷浓度，配备有填充柱（Chromosorb GAW/DMCS 80/100，1.5米，2.5% SE 30涂层，Restek）和氦气载气流速为35毫升/分钟。注射器、烤箱和检测器的温度分别设置为180°C、80°C和220°C。甲烷量（以摩尔计）是根据使用纯甲烷（99.8% Aldrich）从0.001%到20%（体积/体积）连续稀释的标准曲线计算的。每次测量前通过GC-FID校准以确保一致性。在每个测量时间t，使用理想气体定律计算HS中产生的甲烷累积量，如下所示：
(1)其中Patm和PHS分别代表大气压和t时刻测量的HS压力（帕斯卡），nCH4(at_Patm)是在大气压下通过GC分析得到的甲烷量（摩尔）。甲烷累积量随时间绘制，MPR计算为甲烷动力学随时间的最大线性斜率，包括至少三次连续测量（支持信息图S6，S7）。MPR根据每个小瓶中木材/水表面积（对于木材甲烷生成活性）或擦拭的树干面积（对于生物膜甲烷生成活性）进行归一化。

**CH4氧化潜力**
在生物膜悬浮液样本中测量潜在的CH4氧化率。从厌氧深度收集的样本用N2鼓泡脱气10分钟。每个样本的两个重复50毫升注射器（称为“培养注射器”）填充生物膜悬浮液至27.5±2.6毫升，并用三通旋塞阀密封。培养和离心（4500转/分钟，10分钟）后测量每个注射器中的悬浮生物膜（固相）量，平均为0.75±0.45克，对应于已知的树干面积。每个注射器加入2毫升22% v/v的CH4并剧烈摇晃2分钟以达到气液平衡。平衡后，去除气相以防止气泡，然后测量初始溶解的CH4浓度（289.6±133微摩尔）。在培养开始（t0）和培养后5、8、24和48小时，通过从小样本中脱附CH4来测量溶解的CH4浓度。从培养注射器中抽取五毫升生物膜悬浮液通过三通阀转移到另一个10毫升塑料注射器（称为“脱附注射器”）中，然后通过硅胶管。然后向脱附注射器中注入3毫升N2并剧烈摇晃2分钟以促进CH4从液体转移到HS中。气体相收集在BD Vacutainer（10毫升，无添加剂）中。这个脱附步骤在同一液体样本上重复三次，每次更换HS中的N2。所有提取的气体部分合并到同一个Vacutainer中。由于CH4溶解度低，这些连续的提取有效地去除了几乎所有的溶解CH4，使得残留的平衡浓度可以忽略不计。气体样本通过GC-FID进行分析，方法与CH4产生培养相同。溶解的CH4浓度随时间绘制，潜在的CH4氧化活性根据观察到的动力学曲线的斜率计算（支持信息图S8）。只有显示CH4浓度显著线性下降的时间序列（r2>0.95）被认为是甲烷氧化活性的指示。为了验证注射器的气密性并排除潜在的CH4泄漏，使用来自有氧和厌氧深度的湖水准备了12个对照注射器。每个对照注射器通过旋塞阀加入0.5毫升二氟甲烷（DFM，98%，Lancaster Synthesis），这是一种特定的甲烷氧化菌抑制剂（Miller等人，1998年）。溶解的CH4浓度在48小时期间保持稳定（p值0.06），确认注射器确实是气密的，并且观察到的CH4减少确实归因于甲烷氧化菌活性。

**原位测量CH4和CO2通量**
使用静态室（17.5升，0.09平方米）估计树干表面的CO2和CH4通量（支持信息图S4），这些室与用于微生物分析的室相同。同时部署透明室和暗室以模拟白天（透明室）和夜晚（暗室）的通量。根据之前在中型生态系统进行的实验，暗室平均减少了80.5±15.5%的光照强度。每个树干在三个深度部署了三个室：一个“空中”（即露出水面的）和两个“水下”，深度与微生物分析考虑的相同（一个有氧和一个厌氧）。室直接放置在树干表面，不去除生物膜。对于空中室，只使用暗室。水下室配备了可浸式气体和温度传感器，由潜水员放置并密封在树干表面。每个室都配备了搅拌器（5-7转/分钟）和顶部的中央通风口。在中央通风口打开的10分钟平衡期后，培养持续20分钟。在培养期间，使用可浸式气体传感器（Mini CH4?，MiniCO2?，ProOceanus）每分钟记录水下室中的溶解CH4和CO2浓度。在空气中（露出水面的）室中，CH4和CO2浓度由微型便携式GHG分析仪（LGR-ICOS? GLA131，ABB，加拿大；支持信息图S4）测量。实验期间共部署了45个室（9个空中，36个水下）。CH4和CO2通量Fx（毫米摩尔每平方米每天）使用支持信息文本中概述的算法计算。数据分析

采用双样本t检验来比较每个隔间（木材和生物膜）中好氧和厌氧深度下细菌和古菌16S rRNA基因的对数转换后的丰度。进行对数转换是为了满足正态性和方差同质性的假设，这些假设在分析前已经进行了评估。使用Mann–Whitney检验来评估不同采样深度和隔间中优势活跃原核类群的相对丰度变化。通过线性判别分析（LDA）识别出最具区分性的OTUs，其LDA得分大于2.5，并使用envfit函数进行进一步筛选（显著性阈值：p<0.05）。使用排列多元方差分析（PERMANOVA）来评估采样深度和隔间对原核群落结构的影响。对数转换后的数据通过双向方差分析（two-way ANOVA）来分析深度（好氧 vs. 厌氧）和隔间（木材 vs. 生物膜）的影响，随后进行Tukey的诚实显著差异（HSD）事后检验。在方差同质性假设不成立的情况下，使用Welch方差分析来验证结果。由于甲烷氧化菌的活动不符合参数假设，因此使用Wilcoxon秩和检验来比较好氧和厌氧深度之间的差异。使用ANOVA Type III来研究深度和腔室类型对树干表面原位温室气体通量的影响。

微生物在木材及其相关生物膜中的定殖

活跃原核生物的丰度

木材样本中活跃细菌的丰度平均为每平方米树干1.3×10^14个16S rRNA转录本，而活跃古菌的平均丰度为每平方米树干6.6×10^12个转录本，占木材中活跃原核生物的19.3±25.5%。木材样本中细菌和古菌的丰度在重复实验之间存在显著差异，并且在不同深度之间没有显著差异（图1a）。在生物膜样本中，活跃细菌和古菌的平均丰度分别为每平方米树干1.5±1.6×10^13个和1.2±1.9×10^11个16S rRNA转录本（图1b）。生物膜中的古菌占活跃原核生物的比例不到0.1%到3.4%。虽然生物膜中细菌的丰度在不同深度之间没有显著差异，但古菌的丰度在好氧深度明显低于厌氧深度（t(14.8) = -4.5, p<0.001）。比较好氧深度下的基质时，生物膜中的古菌丰度显著高于木材（F(3,32) = 8.8, p<0.001），而细菌的丰度在木材和生物膜之间没有显著差异。

尽管单个树木中活跃微生物群落的分类组成存在相当大的变异性，但PERMANOVA分析证实，栖息地类型（即木材/生物膜）和采样深度显著影响微生物群落结构（p<0.01；支持信息图S5），尽管每个因素仅解释了约5%–7%的方差。在门水平上，木材样本中的活跃群落主要由Alphaproteobacteria（20.8±21.4%）主导，其次是Gammaproteobacteria（17.4±29.7%）、Desulfobacterota（11.6±14.9%）和Crenarchaeota（10.0±14.7%）（图2a）。在这些门中，只有Desulfobacterota显示出随深度的显著分层（Mann–Whitney, n=9, p<0.05），在厌氧深度的丰度高于好氧深度（17.0±18.0% vs. 7.0±11.0%）。在Amplicon Sequence Variants（ASVs）R Core Team（2024）水平上，木材样本揭示了与甲烷生成菌（Methanosaeta, Methanoregula）、甲烷氧化菌（Methylocystis）、厌氧光合菌（Rhodomicrobium）和共生菌（Syntrophorhabdus）相关的特定深度类群（支持信息表S4）。相比之下，好氧木材深度的特征是活跃的Cyanobacteria、Syntrophorhabdus、Acidobacteriota、Bathyarchaeia和Xanthobacteraceae（支持信息表S4）。

木材（左图）和与其相关的生物膜（右图）样本中活跃微生物群落的分类组成，显示了七个最丰富的门（a, d）以及最丰富的产甲烷菌属（b, e）和甲烷氧化菌属（c, f）。箱形图表示8个（对于木材）和9个（对于生物膜）重复实验的中位数以及第一和第三四分位数，分别在好氧（浅蓝色箱形图）和厌氧（深蓝色箱形图）深度下采样。在生物膜中，Gammaproteobacteria和Cyanobacteria占主导地位（图2d）。Cyanobacteria在好氧深度的丰度显著高于厌氧深度（51.9±39.8% vs. 8.1±20.3%）（Mann–Whitney, n=9, p<0.05）。其他在厌氧深度活跃的生物膜门类（Bacteroidota、Crenarchaeota、Halobacterota，每个占生物膜社区的4%到10%）在好氧深度几乎不存在（<0.9%）。区分栖息地的ASVs主要与Acinetobacter、光合菌（Chlorobiaceae和Cyanobacteriales）以及生物膜中的甲烷氧化菌（Methylocystis）相关，而在木材中则与共生菌（Syntrophobacter、Syntrophorhabdaceae）、产甲烷菌（Methanoregula、Methanobacterium）相关（支持信息表S4）。区分好氧和厌氧深度的生物膜ASVs的多样性低于木材中的ASVs。具体来说，好氧深度的生物膜以Alphaproteobacteria中的光合菌（Rhodoplanes、Rhodomicrobium）和主要是Cyanobacteria为特征，而厌氧深度的生物膜则以Bathyarchaeia、厌氧光合菌（Chlorobaculum和Chlorobium）和产甲烷菌（Methanosaeta）为特征。

活跃的产甲烷菌在木材中的丰度（占社区的10.2±12.8%）高于生物膜（4.5±9.1%），并且仅在氧跃层以上观察到统计学上的显著差异（Mann–Whitney, n=9, p<0.01；图2b, e）。在木材样本中，活跃的产甲烷菌在氧跃层以下的丰度高于以上（15.3% vs. 5.7%）（Mann–Whitney, n=17, p<0.05），并且它们的组成也随深度而变化。在厌氧深度的木材中，产甲烷菌群落主要由Methanosaeta、Methanoregula和Methanobacterium主导，它们共同占产甲烷菌的68%。在好氧深度的木材中，Methanosaeta是主要的活跃产甲烷菌，占该深度产甲烷菌群的70%（图2b）。在生物膜中，活跃的产甲烷菌表现出显著的深度分层（Mann–Whitney, n=18, p<0.005）。它们在好氧深度几乎不存在（占社区的0.7±2.2%），但在氧跃层以下的丰度显著更高（7.7±11.6%），其中Methanosaeta占主导地位（>99%）（图2e）。相比之下，活跃的甲烷氧化菌在生物膜中的丰度（占社区的4.4±7.5%）高于木材样本（0.9±2.3%）（Mann–Whitney, n=35, p<0.05）。在两个隔间中，厌氧深度与好氧深度相比，甲烷氧化菌的丰度差异不显著（Mann–Whitney, n=18和17, p>0.2），并且Methylocystis是主要的甲烷氧化菌，占甲烷氧化菌类群的88.3±13.4%（图2c, f）。

从培养实验中得出的CH4产生和氧化速率

不同基质之间的MPR存在显著差异（双向ANOVA, F1,24=53.1, p<0.001）。木材样本的MPR是生物膜样本的12倍（图3a）。鉴于异方差性的证据，还进行了Welch方差分析。这些分析确认了基质对好氧（Welch F1,8,18=70.5, p<0.001）和厌氧深度（Welch F1,7,43=18.6, p=0.003）的MPR有显著影响。木材的MPR也与深度相关（Welch F1,13,8=7.3, p=0.017），但生物膜则没有（p=0.44）。从木材样本培养中测得的平均（±SD）产甲烷活性在好氧深度显著更高（2392±709 μmol CH4 m?2d?1） than 厌氧深度（1369±803 μmol CH4 m?2d?1）（图3a）。对于生物膜，平均CH4产生速率在厌氧深度为125±122 μmol CH4 m?2 d?1（中位数：73），而在好氧深度为198±181 μmol CH4 m?2 d?1（中位数：181）（图3a）。生物膜培养中的平均甲烷氧化活性在好氧深度显著（六倍）高于厌氧深度（569.7±87.0 μmol CH4 m?2 d?1 vs. 95.4±10.4 μmol CH4 m?2 d?1）（Wilcoxon秩检验：W=24; p<0.01）（图3b）。在好氧深度，生物膜的甲烷氧化活性是其产甲烷活性的3倍。

甲烷产生速率（a）和氧化速率（b）以μmol CH4 m?2·d?1表示，通过培养好氧和厌氧深度采样的木材及其相关生物膜得到。氧化速率仅针对生物膜样本进行测量。

在树干暴露于水面以上的部分进行的腔室测量显示，与大气之间没有显著的气体交换。在这些测量期间，腔室内的CO2和CH4浓度分别仅变化了1.3±1.6%和1.7±0.8%（支持信息图S9）。在水下腔室中，好氧深度的树干表面有溶解的CO2和CH4的流入，而在厌氧深度则观察到这两种气体的流出（图4）。腔室类型（即暗色或透明）对CH4和CO2的通量没有显著影响；因此，后续测试中平均了暗色和透明腔室的通量值。树干表面的CH4通量在厌氧深度显著更高（平均值±标准差：115.6±141 mmol m?2 d?1） compared to 好氧深度（平均值±标准差：?38.0±41 mmol m?2 d?1）（F1,19=13.0, p值=0.001, ANOVA类型III）。CO2通量也表现出类似的趋势，在厌氧深度的值更高（平均值±标准差：163.6±432 mmol m?2 d?1） compared to 好氧深度（平均值±标准差：?864.6±1054 mmol m?2 d?1）（W=106, p值=0.002）（图4）。

在好氧和厌氧深度下，使用暗色和透明腔室测量CH4（a）和CO2（b）的通量。彩色箱形图表示暗色腔室，白色箱形图表示透明腔室；浅蓝色表示好氧深度，深蓝色表示厌氧深度。

在这项研究中，我们观察到丰富的活跃原核生物群落在淹没的木材上定殖并在其表面形成独特的生物膜。木材隔间拥有一个独特的活跃微生物群落，主要由参与木质素、纤维素和其他植物聚合物降解的类群组成，这促进了甲烷的产生。与生物膜相比，木材群落中Actinobacteria和Acidobacteria的丰度更高，这与它们在腐烂木材中作为木质素、纤维素和木聚糖降解者的角色一致（Brown和Chang 2014；Sun等人2014；Jones等人2019）。值得注意的是，Pseudomonas、Syntrophorhabdus和Spirochaetaceae是区分木材微生物群落和生物膜群落的关键类群。这些细菌降解复杂的植物聚合物并生成如乙酸这样的底物，为甲烷生成菌提供燃料（Beckmann等人2011；Kumar等人2021）。淹没木材部分内的低氧条件（Mukhin和Voronin 2009）可能在不同深度创造相似的环境条件，起到了均质化因素的作用，这可以解释好氧和厌氧深度之间微生物组成的小差异。比较木材和生物膜隔间时，木材微生物群落表现出最高的产甲烷活性，并且始终是最丰富的产甲烷群落（图5）。木材中的产甲烷菌主要是乙酸分解型，以Methanosaeta为主，它在低乙酸环境中繁盛，还有多功能的甲烷生成菌如Methanosarcina和氢营养型类群如Methanobacterium和Methanoregula（Boone 2015；Imachi和Sakai 2016）。Methanobacterium和Methanosarcina的存在与之前关于陆地树木木材中甲烷生成的报道一致（Covey和Meganigal 2019；Feng等人2022）。尽管Methanoregula可以从H2/CO2产生CH4，但它需要乙酸来生长（Imachi和Sakai 2016）。这些发现表明，木材中的甲烷生成可能主要由乙酸分解途径主导。乙酸是产甲烷的主要底物，可能来源于非结构性碳水化合物和植物衍生的聚合物如木质素和纤维素的降解（Garcia等人2000；Dietze等人2014），这些底物由本研究中发现的微生物伙伴提供，如Bathyarchaeia和共生细菌（Kumar等人2021；Loh等人2021）。正如预期的那样，由于它们的厌氧需求，产甲烷菌在氧跃层以下的木材中更为丰富。然而，相当一部分产甲烷菌仍然存在于氧跃层以上的木材中（图5），这可以归因于充满水的死亡树干中的低氧扩散。淹没的木材是一个显著的甲烷来源，其MPR显著高于生物膜中的MPR。我们研究中从木材培养得到的MPR与之前使用相同方法在许多富营养湖泊沉积物中报告的MPR处于同一范围。木材的MPR比同一水库中淹没土壤的MPR低2.5倍，因为在淹没土壤中，易分解的有机物可能更容易获得。有趣的是，氧跃层以上的木材中的MPR高于以下部分（图5）。这种现象可能可以通过好氧环境中的厌氧微生境、耐氧甲烷生成菌的活动，或者涉及真菌或Cyanobacteria的替代甲烷产生途径来解释，如之前在湖泊水柱或活树的好氧栖息地中报告的（Putkinen等人2021）。第三种假设与氧跃层以上木材中识别的群落结构最为一致，其中包括丰富的Cyanobacteria和较少的产甲烷菌。此外，热跃层以上的较高温度也可能部分地维持较高的代谢活动，尽管在当前情况下温度梯度非常低（2°C；表1）。相反，尽管厌氧深度的木材中甲烷生成菌的数量较多，但其较低的甲烷生产率（MPR）可能是由于甲烷氧化菌消耗了甲烷。实际上，我们鉴定出几种能够区分该深度木材的甲烷氧化菌，其数量高于氧跃层以上收集的木材中的甲烷氧化菌数量。甲烷氧化菌即使在厌氧条件下也能通过氧化甲烷来减少CH4的排放（Thalasso等人，2020年），这可能导致在培养过程中低估了MPR。先前有研究表明，栖息在树皮中的甲烷氧化菌在潮湿和被淹没的亚热带森林（Jeffrey等人，2021a）和北方森林（Putkinen等人，2021年）中可以减少树木的净CH4排放。

图5：根据深度，展示了木材和附生生物膜隔室中CH4循环过程及关键微生物的作用。全彩条形图表示每个隔室中活性甲烷生成菌（MG）和甲烷氧化菌（MT）的相对丰度，数据来源于16S rRNA转录本测序，以总原核生物群落的百分比表示。虚线条形图表示来自微宇宙培养的甲烷生成（“CH4 prod”）和甲烷氧化（“CH4 ox”）活性。每个隔室中10个最具区分性的分类单元根据其分类学特征进行了标记和着色。右侧面板显示了从树干-水界面原位室中获得的温室气体通量。生长在淹没木材表面的生物膜具有较低的甲烷生成潜力，这通过其较低的MPR和减少的甲烷生成菌数量得到了一致证实。这种差异可能是由于生物膜中有机物质的有限可用性。相反，这些附生生物膜通过作为活跃的甲烷汇并促进有利于甲烷氧化菌的条件，在调节甲烷通量方面发挥了关键作用（图5）。在给定深度，生物膜中的甲烷氧化菌数量通常高于木材中的数量。生物膜中的CH4氧化速率显著高于CH4产生速率，特别是在氧跃层以上，那里甲烷氧化作用超过了甲烷生成作用。氧跃层以上的生物膜中的甲烷氧化菌活性大约是氧跃层以下的六倍，这可能是由于氧气的存在。同样，据报道，水生植物淹没部分的附生生物膜中也存在甲烷氧化菌，并在湿地和湖泊中发挥了关键的CH4减排作用（例如，Yang等人，2023年）。有趣的是，尽管在氧化条件下甲烷氧化菌活性较高，但氧跃层以下的生物膜中甲烷氧化菌的数量却更多。这可能反映了某些甲烷氧化菌对厌氧环境的偏好，在那里它们与其他细菌形成关联以交换氧气或电子受体（Cabrol等人，2020年）。甲烷氧化菌数量与活性之间的差异也可能归因于培养过程中将生物膜与其产甲烷的木材基底分离，这可能导致对其甲烷氧化活性的低估。在本研究中，Methylocystis是主要的甲烷氧化菌。此前，由于Methylocystis适应了低氧环境，已在活的杨树茎组织中鉴定出该菌（Feng等人，2022年）。作为一种兼性甲烷氧化菌，它还可以利用其他底物，如乙酸（Belova等人，2011年），并且拥有两种具有不同甲烷氧化动力学的颗粒状甲烷单加氧酶（Baani和Liesack，2008年）。这种酶的多功能性使Methylocystis能够在甲烷可用性波动的环境中茁壮成长，确保在变化条件下有效吸收CH4。除了甲烷氧化菌外，附生生物膜还包含光养菌，包括氧跃层以上的蓝细菌（Cyanobacteria）和氧跃层以下的Chlorobiaceae，它们适应了低光照条件。蓝细菌产生的外多糖促进了生物膜的形成，并为异养细菌提供了有机碳的来源（Rossi和De Philippis，2015年）。Chlorobiaceae可以利用还原性硫化合物作为无氧光合作用的电子供体，或在无机还原剂和CO2存在的情况下以混合营养方式利用简单的有机化合物（乙酸、丙酸）进行生物量合成（Jagannathan和Golbeck，2009年）。在厌氧深度，生物膜还包含甲烷生成菌（Methanosaeta）和Bathyarchaeia，这些菌是多种有机化合物（包括木质素）的潜在降解者（Yu等人，2022年）以及乙酸的生产者（Loh等人，2021年），乙酸是乙酸裂解甲烷生成的前体。此外，一些Bathyarchaeia成员具有通过逆乙酸裂解甲烷生成进行甲基化甲烷生成或通过逆乙酸裂解甲烷生成进行厌氧甲烷氧化的基因组潜力（Evans等人，2015年）。原位测量显示，在淹没条件下树干表面的温室气体通量显著，而在暴露于空气中的条件下则没有，表明这些过程在水下更为活跃。这些发现，结合木材样本中甲烷生成活动的证据和活性甲烷生成菌群落的存在，表明在树干表面观察到的温室气体通量不仅仅是由于甲烷从沉积物向上运输和扩散的结果（Pangala等人，2013年，2017年；Wang等人，2016年；Covey和Meganigal，2019年），而是由木材的现场降解和矿化驱动的。当树木被淹没时，树干内的空腔（约占心材的25%）可能被水填充，这可能阻碍了气体从树木中扩散出去（Wang等人，2016年），同时促进了树干内厌氧甲烷生成菌的生长和活性。进一步系统测量不同深度向底泥区域的茎部通量有助于更好地量化温室气体传输与现场生产在树干表面观察到的温室气体通量中的贡献。在树干表面测量的原位温室气体通量证实了氧跃层以下是净CO2和CH4的排放，而氧跃层以上是净吸收，反映了每个深度两种底物中不同的微生物组成和代谢活动（图5）。氧跃层以下的CH4排放量处于亚热带和热带森林湿地中活树木报告的范围内（例如，Pangala等人，2017年；Carmichael等人，2018年；Gao等人，2021年），并与我们在培养中观察到的较高甲烷生成菌数量和较低甲烷氧化菌活性一致。相比之下，氧跃层以上的CH4净吸收表明，附生生物膜中的甲烷氧化作用超过了该深度木材中的甲烷产生作用。CO2通量的大小在不同深度之间有显著差异，氧跃层以上的净CO2吸收量大约是氧跃层以下CO2排放量的五倍。这种大小差异可能反映了沿垂直氧化还原梯度的主导代谢途径的变化。氧跃层以上，主要由蓝细菌介导的强烈光自养活动驱动了强烈的CO2吸收，而氧跃层以下，由于缺乏氧气，厌氧异养过程更倾向于产生CH4而不是CO2。总的来说，这些结果强调了附生生物膜在控制沿垂直氧化还原梯度的温室气体通量方向和大小方面的调节作用。透明和暗室之间的CO2和CH4通量没有显著差异。对于CO2，这种模式可能部分可以解释为蓝细菌适应了低光照环境（Schwaderer等人，2011年）以及它们在光照减少的情况下仍能保持相对较高的光合作用速率的能力（Bonilla等人，2012年）。值得注意的是，暗室仅将光照强度降低了80.5±15.5%。此外，光合作用的滞后效应也可能导致透明和暗室之间的CO2通量相似，因为光合作用活动可以在光照停止后持续一段时间，并取决于最近的光照历史（MacIntyre等人，2002年；Falkowski和Raven，2007年）。因此，可能需要更长的实验持续时间来完全抑制光合作用活动并解决潜在的光照驱动的CO2通量差异。CH4通量在暗室之间没有差异可能反映了甲烷循环对光照的依赖性较弱，因为甲烷产生和氧化主要受氧化还原条件和底物可用性的控制（Conrad，2009年）。在树干-水界面测量的温室气体通量显著高于培养实验中观察到的甲烷氧化菌和甲烷生成菌的活性。与培养实验不同，室方法整合了木材和生物膜在最小干扰的现场条件下的相互作用产生的气体通量，但不允许直接将通量归因于每种底物中的特定微生物活动。尽管每种方法可能存在固有的偏差，导致对绝对甲烷产生的高估或低估，但两种方法都一致揭示了整个树木尺度上的深度依赖性分层模式。最后，我们对微生物群落组成、代谢活动和现场温室气体通量的综合测量揭示了树木之间的显著变异性。这种变异性可能反映了淹没木材和附生生物膜的自然小尺度异质性，以及树木种类、木材密度、组织组成（例如边材、树皮）、腐烂状态和相关次级代谢物的差异。这些特性介导的效应已被证明会影响活树木中的CH4传输和微生物过程（Moisan等人，2024年），并且在淹没木材中也可能有类似的作用。尽管在淹没的树干上测量气体通量在技术上具有挑战性，但未来结合重复的树干尺度通量测量与沿单个树干的精细生物膜特征描述的研究，同时考虑物种间和结构上的木材特性，将有助于更好地限制这种变异性，并减少将温室气体通量从单个树木推广到淹没森林生态系统时的不确定性。总之，我们的研究强调了淹没木材及其相关附生生物膜在热带水库淹没森林中的CH4循环中的双重和互补作用（图5）。淹没的木材在氧化和厌氧深度都通过乙酸裂解甲烷生成作用成为现场甲烷产生的来源。相比之下，生长在木材表面的附生生物膜通过Methylocystis驱动的CH4氧化作用在调节甲烷排放中发挥了关键作用。除了氧气可用性对甲烷生成菌数量（氧跃层以下的木材中较多）和甲烷氧化菌活性（氧跃层以上的生物膜中较多）的预期影响外，我们的结果还表明了厌氧甲烷氧化的潜在贡献，这从氧跃层以下生物膜中甲烷氧化细菌的最高丰度可以看出。当同时考虑木材和生物膜隔室时，树干-水界面处的现场通量测量显示氧跃层以下是净温室气体排放，而氧跃层以上是净温室气体吸收。值得注意的是，氧跃层以上的树干表面与净CH4和净CO2吸收相关，这与该深度甲烷氧化菌和光自养微生物过程的主导地位一致。总的来说，这些发现表明附生生物膜可以显著减少淹没木材中的CH4释放，并且还可以促进CO2的吸收，从而调节热带水力水库淹没森林环境中的净温室气体通量。我们的结果进一步表明，即使在蓄水后数十年，淹没木材及其相关生物膜之间的相互作用仍然整合到生态系统功能中，支持了长期淹没的森林构成了成熟热带水库中碳循环的一个独特和持久的生态组成部分的观点。从这个角度来看，淹没树木的显著改变或损失可能会改变淹没森林中甲烷产生、甲烷氧化和CO2吸收之间的平衡。因此，明确考虑淹没树木及其相关生物膜对于改进水库规模碳预算的表示以及为热带水库的管理提供信息可能非常重要。

作者贡献：
Fanny Colas、Léa Cabrol、Patricia Bonin、Vincent Chanudet和Jean-Marc Baudoin计划并设计了实验。Fanny Colas、Léa Cabrol、Patricia Bonin、Etienne Dambrine、Yves Prairie、Régis Vigouroux和Frederick Jacob进行了实验。Jacques Beauchêne和Arthur Szylit、Sophie Guasco以及Corinne Valette进行了分子和实验室分析及生物信息学分析。Fanny Colas、Léa Cabrol、Patricia Bonin和Arthur Szylit合作分析了数据。所有作者都参与了数据的撰写和解释。

致谢：
我们衷心感谢两位匿名审稿人对手稿的仔细阅读及其建设性评论，这些评论有助于提高本研究的清晰度。我们感谢Ben de Montgolfier（Aquasearch）和Angélique Bonnet进行水下采样试点工作，以及Hydreco实验室的工作人员提供的现场协助。我们还要感谢Nathalie Reynaud对Petit-Saut水库进行的GIS分析。手稿的部分内容经过编辑，以提高清晰度和语言表达效果，编辑过程中使用了生成式人工智能工具ChatGPT（OpenAI）。该工具仅用于改进作者撰写文本的语法、用词和可读性。本研究得到了法国生物多样性办公室、EDF公司以及法属圭亚那水资源办公室（CTROPIC项目）的支持。开放获取出版物的资金由COUPERIN CY26提供。利益冲突声明：无。数据可用性声明：支持本研究结果的数据可在本文的补充信息中找到，如需更多数据，可向通讯作者提出合理请求。